Hai điều kiện xác định một hàm purenhư sau:
Nếu điều kiện đầu tiên luôn đúng, có khi nào điều kiện thứ hai không đúng không?
Tức là nó chỉ thực sự cần thiết với điều kiện đầu tiên?
Câu trả lời:
Dưới đây là một số ví dụ phản chứng không thay đổi phạm vi bên ngoài nhưng vẫn bị coi là không tinh khiết:
function a() { return Date.now(); }function b() { return window.globalMutableVar; }function c() { return document.getElementById("myInput").value; }function d() { return Math.random(); } (thừa nhận là có thay đổi PRNG, nhưng không được coi là có thể quan sát được)Truy cập các biến không cục bộ không phải hằng số là đủ để có thể vi phạm điều kiện thứ hai.
Tôi luôn nghĩ về hai điều kiện để có được sự tinh khiết là bổ sung cho nhau:
Thuật ngữ hiệu ứng phụ chỉ đề cập đến đầu tiên, chức năng sửa đổi trạng thái không cục bộ. Tuy nhiên, đôi khi các thao tác đọc cũng được coi là tác dụng phụ: khi chúng là các thao tác và cũng liên quan đến việc ghi, ngay cả khi mục đích chính của chúng là truy cập một giá trị. Ví dụ cho việc đó đang tạo một số giả ngẫu nhiên để sửa đổi trạng thái bên trong của bộ tạo, đọc từ luồng đầu vào để nâng cao vị trí đọc hoặc đọc từ cảm biến bên ngoài có liên quan đến lệnh "thực hiện phép đo".
prompt("you choose")không có tác dụng phụ, chúng ta nên lùi lại một bước và làm rõ ý nghĩa của tác dụng phụ.
Cách "bình thường" để diễn đạt hàm thuần túy là gì, là về tính minh bạch tham chiếu . Một hàm là thuần túy nếu nó trong suốt về mặt tham chiếu .
Tính trong suốt tham chiếu , đại khái, có nghĩa là bạn có thể thay thế lời gọi hàm bằng giá trị trả về của nó hoặc ngược lại tại bất kỳ điểm nào trong chương trình mà không làm thay đổi ý nghĩa của chương trình.
Vì vậy, ví dụ, nếu C printflà trong suốt về mặt tham chiếu, hai chương trình này phải có cùng ý nghĩa:
printf("Hello");
và
5;
và tất cả các chương trình sau phải có cùng ý nghĩa:
5 + 5;
printf("Hello") + 5;
printf("Hello") + printf("Hello");
Bởi vì printftrả về số ký tự được viết, trong trường hợp này là 5.
Nó thậm chí còn rõ ràng hơn với các voidchức năng. Nếu tôi có một chức năng void foo, thì
foo(bar, baz, quux);
nên giống như
;
Tức là vì fookhông trả về gì, nên tôi có thể thay thế nó bằng không mà không làm thay đổi ý nghĩa của chương trình.
Vì vậy, rõ ràng là cả hai đều printfkhông foominh bạch về mặt quy chiếu, và do đó cả hai đều không trong sáng. Trên thực tế, một voidhàm không bao giờ có thể minh bạch về mặt tham chiếu, trừ khi nó không phải là lựa chọn.
Tôi thấy định nghĩa này dễ xử lý hơn nhiều so với định nghĩa bạn đã đưa ra. Nó cũng cho phép bạn áp dụng nó ở bất kỳ mức độ chi tiết nào bạn muốn: bạn có thể áp dụng nó cho các biểu thức riêng lẻ, cho các hàm, cho toàn bộ chương trình. Ví dụ, nó cho phép bạn nói về một chức năng như thế này:
func fib(n):
return memo[n] if memo.has_key?(n)
return 1 if n <= 1
return memo[n] = fib(n-1) + fib(n-2)
Chúng ta có thể phân tích các biểu thức tạo nên hàm và dễ dàng kết luận rằng chúng không minh bạch về mặt tham chiếu và do đó không thuần túy, vì chúng sử dụng cấu trúc dữ liệu có thể thay đổi, cụ thể là memomảng. Tuy nhiên, chúng ta cũng có thể nhìn vào các chức năng và có thể thấy rằng nó là referentially minh bạch và do đó tinh khiết. Điều này đôi khi được gọi là sự thuần khiết bên ngoài , tức là một chức năng có vẻ thuần khiết với thế giới bên ngoài, nhưng được thực hiện bên trong không tinh khiết.
Các chức năng như vậy vẫn hữu ích, bởi vì trong khi tạp chất lây nhiễm sang mọi thứ xung quanh nó, giao diện tinh khiết bên ngoài xây dựng một loại "rào cản độ tinh khiết", nơi tạp chất chỉ lây nhiễm ba dòng của hàm, nhưng không rò rỉ ra phần còn lại của chương trình. . Ba dòng này dễ phân tích tính đúng đắn hơn nhiều so với toàn bộ chương trình.
memo[n]là không quan trọng, và việc không thể đọc từ nó chỉ làm lãng phí chu kỳ CPU.
memo[n] = ...đầu tiên có thể tạo một mục từ điển, sau đó lưu giá trị vào đó. Điều này để lại một cửa sổ trong đó một luồng khác có thể nhìn thấy một mục chưa được khởi tạo.
Đối với tôi, dường như điều kiện thứ hai mà bạn đã mô tả là một hạn chế yếu hơn điều kiện đầu tiên.
Hãy để tôi cho bạn một ví dụ, giả sử bạn có một chức năng để thêm một chức năng cũng ghi nhật ký vào bảng điều khiển:
function addOneAndLog(x) {
console.log(x);
return x + 1;
}
Điều kiện thứ hai bạn cung cấp được thỏa mãn: hàm này luôn trả về cùng một đầu ra khi được cung cấp cùng một đầu vào. Tuy nhiên, nó không phải là một chức năng thuần túy vì nó bao gồm tác dụng phụ của việc đăng nhập vào bảng điều khiển.
Nói đúng ra, một hàm thuần túy là một hàm thỏa mãn tính chất minh bạch tham chiếu . Đó là thuộc tính mà chúng ta có thể thay thế một ứng dụng hàm bằng giá trị mà nó tạo ra mà không làm thay đổi hành vi của chương trình.
Giả sử chúng ta có một hàm chỉ cần thêm:
function addOne(x) {
return x + 1;
}
Chúng tôi có thể thay thế addOne(5)bằng 6bất kỳ đâu trong chương trình của mình và sẽ không có gì thay đổi.
Ngược lại, chúng ta không thể thay thế addOneAndLog(x)bằng giá trị 6ở bất kỳ đâu trong chương trình của mình mà không thay đổi hành vi vì biểu thức đầu tiên dẫn đến một thứ được ghi vào bảng điều khiển trong khi biểu thức thứ hai thì không.
Chúng tôi coi bất kỳ hành vi bổ sung nào này addOneAndLog(x)thực hiện bên cạnh việc trả về kết quả đầu ra là một tác dụng phụ .
Date.now()nó không thuần túy / minh bạch về mặt tham chiếu, nhưng không phải vì nó có tác dụng phụ, mà bởi vì kết quả của nó phụ thuộc vào nhiều hơn là chỉ đầu vào của nó.
Có thể có một nguồn ngẫu nhiên từ bên ngoài hệ thống. Giả sử rằng một phần tính toán của bạn bao gồm nhiệt độ phòng. Sau đó, việc thực hiện chức năng sẽ mang lại kết quả khác nhau mỗi lần tùy thuộc vào yếu tố bên ngoài ngẫu nhiên của nhiệt độ phòng. Trạng thái không bị thay đổi khi thực hiện chương trình.
Tất cả những gì tôi có thể nghĩ ra, dù sao.
Vấn đề với các định nghĩa FP là chúng rất giả tạo. Mỗi đánh giá / tính toán đều có tác dụng phụ đối với người đánh giá. Về mặt lý thuyết, nó đúng. Việc phủ nhận điều này chỉ cho thấy rằng những người biện hộ cho FP bỏ qua triết học và logic: "đánh giá" có nghĩa là thay đổi trạng thái của một môi trường thông minh nào đó (máy móc, bộ não, v.v.). Đây là bản chất của quá trình đánh giá. Không có thay đổi - không có "tích". Tác động có thể rất rõ ràng: làm nóng CPU hoặc hỏng hóc, tắt bo mạch chủ trong trường hợp quá nóng, v.v.
Khi bạn nói về tính minh bạch tham chiếu, bạn nên hiểu rằng thông tin về tính minh bạch đó có sẵn cho con người với tư cách là người tạo ra toàn bộ hệ thống và người nắm giữ thông tin ngữ nghĩa và có thể không có sẵn cho trình biên dịch. Ví dụ: một hàm có thể đọc một số tài nguyên bên ngoài và nó sẽ có đơn nguyên IO trong chữ ký của nó nhưng nó sẽ trả về cùng một giá trị mọi lúc (ví dụ: kết quả của current_year > 0). Trình biên dịch không biết rằng hàm sẽ luôn trả về cùng một kết quả, vì vậy hàm là không tinh khiết nhưng có thuộc tính trong suốt tham chiếu và có thể được thay thế bằng Truehằng số.
Vì vậy, để tránh sự thiếu chính xác đó, chúng ta nên phân biệt các hàm toán học và "hàm" trong ngôn ngữ lập trình. Các hàm trong Haskell luôn không tinh khiết và định nghĩa về độ tinh khiết liên quan đến chúng luôn rất có điều kiện: chúng đang chạy trên phần cứng thực với các tác dụng phụ và đặc tính vật lý thực, điều này sai đối với các hàm toán học. Điều này có nghĩa là ví dụ với hàm "printf" là hoàn toàn không chính xác.
Nhưng không phải tất cả các hàm toán học đều thuần túy: mỗi hàm có t(thời gian) làm tham số có thể không tinh khiết: tchứa tất cả các hiệu ứng và bản chất ngẫu nhiên của hàm: trong trường hợp phổ biến, bạn có tín hiệu đầu vào và không biết về giá trị thực, nó có thể thậm chí là một tiếng ồn.
Nếu điều kiện đầu tiên luôn đúng, có khi nào điều kiện thứ hai không đúng không?
Đúng
Hãy xem xét đoạn mã đơn giản bên dưới
public int Sum(int a, int b) {
Random rnd = new Random();
return rnd.Next(1, 10);
}
Mã này sẽ trả về đầu ra ngẫu nhiên cho cùng một bộ đầu vào nhất định - tuy nhiên nó không có bất kỳ tác dụng phụ nào.
Hiệu ứng tổng thể của cả hai điểm # 1 & # 2 mà bạn đã đề cập khi kết hợp với nhau có nghĩa là: Tại bất kỳ thời điểm nào nếu hàm Sumcó cùng i / p được thay thế bằng kết quả của nó trong một chương trình, ý nghĩa tổng thể của chương trình không thay đổi . Đây là không có gì khác ngoài sự minh bạch tham chiếu .
rndkhông thoát khỏi hàm, vì vậy thực tế là trạng thái của nó thay đổi không quan trọng đối với độ thuần khiết của hàm, nhưng thực tế là hàm Randomtạo sử dụng thời gian hiện tại làm giá trị gốc có nghĩa là có các "đầu vào" khác avà b.